浅谈高校集群渲染系统管理

摘　要：高校动画实践创作一般是由专业教师和技术人员指导学生在校内完成。相较于社会上的商业动画制作团队，高校的实践团队有着人员编制松散，分工模糊和专业水平不均等实际问题。往往在创作过程中由于各种人为因素导致麻烦频出。因此，必须建立一个立足高校创作环境，能够较好发挥集群渲染系统效能的管理机制。

关键词：三维动画；集群渲染；MAYA
　自2009年动漫产业被列入国家重点发展的文化产业门类起，几年来各大高校动画专业教育蓬勃发展，生源、师资、硬件条件都在稳步提升。在这样的大背景下，搭建"产、学、研"一体化创新平台，让学生在逐步掌握各种技术、提高艺术修养的同时，由专业教师带领参与创作项目，于实战中深入的认识三维动画制作并创造社会价值，成为最流行的教学、科研模式。为了满足由此产生的越来越大的计算机运算需求，以往只在商业项目中应用的集群渲染系统开始走进校园，发挥强大的作用。
　　相较于社会上的商业动画制作团队，高校的实践团队没有强力的约束机制，有着人员编制松散，分工模糊和专业水平不均等实际问题。往往在使用集群渲染系统进行动画创作时麻烦频出：如自由浏览校园网和外部的万维网带来的访问攻击；学生和老师携带的各种移动存储设备引入计算机病毒；即使没有任何外部原因，出现软件、插件的兼容问题也会让人头痛不已，而一个小小的误操作更可能让耗费时间和精力得来的宝贵数据付之东流。为了减少类似事件的发生，需要从基础的系统架构和操作流程着手进行规划。
1.构建合理的系统架构
　　集群渲染系统是基于网络的分布式计算系统，各运算节点之间需要进行大量的渲染数据交换，网络性能的好坏会直接影响到整个系统的渲染效率。在运算节点设备上安装防病毒软件会降低网络的数据交换性能，甚至影响渲染管理软件监听的某些特定端口，导致系统无法正常运行。因此，集群渲染系统的运算节点设备一般都不安装杀毒与防火墙软件。
集群渲染设备网络与动画制作设备网络相互隔离
　　针对集群渲染系统的实际情况，为了做到既保证软件系统的安全，又不降低网络性能。我们将集群渲染系统和进行上机操作的工作站划分在两个不同的TCP/IP网络，相互隔离的网络可以阻断文件的自由流动，预防病毒的快速传播，并且可以利用路由器屏蔽DDOS和ARP洪水等常见的局域网攻击。同时，为了保证安全的数据文件可以在两个网络之间自由交换，我们设置一台公共存储服务器。
公共存储服务器重点安全防护
　　公共存储服务器在两个网络之间担当着数据 "桥梁"的角色，集群渲染系统与外部网络的所有数据文件传送均由此中转。该服务器还兼具"堡垒"的角色，不光安装了全套的防病毒安全软件，操作也是专人专管，不给病毒的传播留有机会。此外，为了防范黑客软件透过TCP/IP网络发起攻击的安全隐患，在服务器和外部路由器上进行了相关设定。面向外部网络仅开放FTP专用的特定端口，将可能的危险减至最低。
2.制定严格的专业设备使用制度
　　再好的系统架构，还是要由人来使用、维护。要想整个系统稳定的运行，制定严格的专业设备使用制度是必须的。
首先，禁止直接使用任何可移动输入输出设备
　　要求所有的文件上下载行为只能在公共存储区域，透过FTP方式进行。集群渲染系统的硬件设备和公共存储服务器全部都进行封闭式管理，每台设备均在BIOS设定中关闭USB接口。对此，操作人员可能会感觉操作变得繁琐，特别是在安装软件和整理数据时。但牺牲一定的便利来换取系统的安全是非常值得的。
其次，加强软件的安装管理
　　三维动画软件是非常复杂的大型应用软件，涉及到图形加速、高复杂度浮点运算等专业领域。软件的开发公司为了保护商业利益和维持技术壁垒，会使用专属文件格式，比如Maya的MB格式文件和Realflow的mesh文件。我们在日常时间活动中发现，大型三维软件一般都能够兼容自身旧版本的数据文件。但是当使用了一些增效插件后(比如Vray渲染器，Blast Code爆破插件等)，会因为插件版本的问题造成无法兼容，甚至会导致数据出错和丢失。而即使是在正确的软件和插件版本相配合下，也有可能因为软件升级过程中定义了新的数据格式或文件格式，使得创作项目的制作流程和方法不得不改变。
　　社会上的商业制作团队对软件更新十分慎重，但高校的动画实践创作相较商业团队往往具有更多的试验性质，即使没有教师的引导，很多学生也会选择不断尝试更高版本的动画应用软件，对于插件应用更是不假思索的"拿来主义"。对于学生和教师层出不穷的新需求，不能一味的迎合。必须经过一段时间的测试，验证新软件，插件的兼容性，工作效率没有问题后才能考虑对集群渲染系统进行更新。此外，我们在工作中发现，很多来自网络的软件，特别是其附带的解密程序会被防病毒软件警告。一方面是防病毒软件对破解软件调用系统内存的方式比较敏感；但更危险的情况是，这些小程序被人插入病毒代码。为了杜绝软件层面的不兼容，同时防止危险计算机程序对集群渲染系统构成危险。软件系统的管理工作，要求专人负责，其他操作人员，未经同意不能私自安装应用软件。
3.规范应用流程
　　在校生，特别是刚接触专业知识的学生，充满了探知和学习未知事物的渴望。对专业设备和软件有兴趣、爱研究是好事，但老师要注意引导。一个规范的、合理的应用流程，有助于学生和老师的互动，保证在动画实践项目中,集群渲染系统能够保持高效运行。
　　
面向学生的流程：
　⑴上传至公共文件区域(仅上传)
在项目制作阶段，学生通过FTP工具向公共存储服务器上传需要渲染的镜头和相关的图像素材，动力学缓存等文件。利用FTP服务器的管理功能，限定学生用户仅能上传，不能修改和删除。
　⑵预约渲染
学生确认自己的文件上传成功后，发送电子邮件给实验室管理人员，申请渲染。
面向专业教师和技术人员的流程：
　⑴独立的项目账户和存储空间
专业教师和技术人员在项目开始后，可以申请在公共存储服务器上开辟项目专用的帐户和存储空间。利用专用账户，相关人员可以在项目存储空间内自由的上传下载文件，并且可以随意修改和删除；
　⑵检查和发布
专业教师和技术人员检查学生上传的渲染文件，经过预渲染等手段测试无误后，在指定的工作站上向集群渲染服务器发布任务，排队渲染；
　⑶控制渲染任务
通过调整渲染任务的权重值等参数，可以控制渲染任务的先后顺序和占用的系统资源；
　⑷检验渲染结果
随时察看渲染完成的文件，如果发现有渲染任务出错，及时调整修改。
4.结束语
　　在实际应用中，可能会有各种需求和突发的情况，但我们只要在既有的架构和规范上作出相应调整即可。"不管是黑猫还是白猫，能抓老鼠的就是好猫"，灵活应变，让集群渲染系统更好的助力高校动画教学与科研工作，培养出一专多能，全面发展，适应社会需求的大学生。